[导入]基于法线的边缘检测

最新推荐文章于 2024-07-09 09:34:56 发布
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文章标签： 人工智能
原文链接：http://www.cnblogs.com/xoyojank/archive/2008/12/02/1366283.html
本文介绍了边缘高亮技术中的两种方法：一种是在图像空间域进行边缘检测，效果较好但计算较慢；另一种是通过放大模型实现，适用于低端显卡，但可能因法线信息错误导致画面错乱。此外，还探讨了基于法线的方法及其渲染流程。
在边缘高亮效果中我提到过两种方法, 各有优缺点吧图像空间域的边缘检测效果比较好, 中间没有多余的线条. 缺点是PS中计算比较慢第二种把模型"放大"(其实是变胖)的做法, 可以在VS中完成, 不需要额外的RenderTarget, 适合低端显卡使用, 适应性好. 不如果模型法线信息不对的话, 会造成画面错乱. 实际使用时可以根据W值(不用Z深度)来画出远近粗细一样的线条这次提到的基于法线的方法, 其实跟2D的空间域边缘检测很相似, 如果要求结果是绘制物体的线条图而仅仅是一个边缘轮廓时, 它就派上用场了. (还是要用PS去算, 实际使用时要注意性能问题)基本的渲染流程(2 pass):图第一个pass用于生成法线图到一张RenderTarget上, 第二个pass跟据这张法线图来做边缘检测.实际使用时可以采用Multi-RenderTarget来加速法线信息要在pixel shader里进行向量化, 不然会在一些面上出块很淡的颜 3422631.aspx
文章来源: http://blog.youkuaiyun.com/xoyojank/archive/2008/12/01/3422631.aspx

转载于:https://www.cnblogs.com/xoyojank/archive/2008/12/02/1366283.html

点云从入门到精通技术详解100篇-基于点云的三维重建与 边缘检测（续）
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点云从入门到精通技术详解100篇-基于三维点云的工件曲面轮廓检测与机器人打磨轨迹规划
getusushu的博客
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基于法线的边缘检测
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在边缘高亮效果中我提到过两种方法, 各有优缺点吧 图像空间域的边缘检测效果比较好, 中间没有多余的线条. 缺点是PS中计算比较慢第二种把模型"放大"(其实是变胖)的做法, 可以在VS中完成, 不需要额外的RenderTarget, 适合低端显卡使用, 适应性好. 不如果模型法线信息不对的话, 会造成画面错乱. 实际使用时可以根据W值(不用Z深度)来画出远近粗细一样的线条 这次提
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由于是初学者可能很多地方没有总结完全或者有误，后续深入学习后会不断回来该删，也欢迎各位朋友指正！下次学习直方图！
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这种生成法线贴图的效果并不是很好，最新的思路是使用基于cGANs的方法来生成法线贴图。 glsl比较简单的算法，思想有点类似于人工智能中的梯度下降，步骤为： 将像素看作向量，计算出模长，代表为像素的高度 获取梯度，是一个vec2 加上一个向量z，将方向朝上 #iChannel0"file://./car.png" // 计算高度 float getVal(vec2 uv) { ret...
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01-17 394
opengl edge detection 基于片元着色器和Sobel算子
urp下边缘光
最新发布
07-12
<think>我们正在Unity URP（Universal Render Pipeline）下实现边缘光效果。边缘光效果通常是在物体边缘处产生发光效果，这可以通过多种方式实现，如菲涅尔效应、后处理或使用特定Shader。根据引用内容，我们可以参考以下几种方法： 1. **使用菲涅尔公式实现边缘光**（引用[1]）：菲涅尔效应通常表现为视线与表面法线夹角越大（即边缘处），反射越强。但引用[1]提到，能量罩的外发光效果（周围亮中间透明）与菲涅尔效果相反，因此我们可以调整菲涅尔公式来实现边缘发光。核心公式是：$\vec{N} \cdot \vec{V}$，其中$\vec{N}$是法线向量，$\vec{V}$是视线向量。在边缘处，点积结果较小，因此我们可以用$1 - \vec{N} \cdot \vec{V}$来得到边缘亮的效果。 2. **使用Surface Shader中的Emission属性**（引用[2]）：在URP中，我们可以编写一个Surface Shader，利用Emission属性在边缘处发光。具体实现时，我们计算视线方向与法线的点积，然后用一个颜色和强度参数来控制边缘发光的颜色和宽度。 3. **使用插件或脚本动态添加边缘光**（引用[3][4]）：引用中提到了一个Outline组件，可以通过代码动态添加边缘光效果。在URP中，我们可以使用类似的方法，但需要注意URP的兼容性。 ### 实现步骤（基于菲涅尔效应的Shader实现） 下面我们详细说明如何在URP中通过编写Shader实现边缘光效果。 #### 步骤1：创建URP兼容的Shader 在URP中，我们需要创建一个Unlit Shader或者修改Lit Shader来添加边缘光效果。这里我们创建一个新的Shader，命名为“RimLightURP”。 #### 步骤2：编写Shader代码 我们将使用菲涅尔效应来计算边缘光强度，并将其加到自发光（Emission）通道上。 ```glsl Shader "Custom/RimLightURP" { Properties { _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} _RimColor ("Rim Color", Color) = (1,1,1,1) _RimPower ("Rim Power", Range(0.1, 8)) = 3 } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" "RenderPipeline"="UniversalPipeline" } Pass { HLSLPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl" #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl" struct Attributes { float4 positionOS : POSITION; float2 uv : TEXCOORD0; float3 normalOS : NORMAL; }; struct Varyings { float2 uv : TEXCOORD0; float4 positionHCS : SV_POSITION; float3 normalWS : TEXCOORD1; float3 viewDirWS : TEXCOORD2; }; TEXTURE2D(_MainTex); SAMPLER(sampler_MainTex); CBUFFER_START(UnityPerMaterial) float4 _MainTex_ST; float4 _RimColor; float _RimPower; CBUFFER_END Varyings vert(Attributes IN) { Varyings OUT; // 将顶点位置转换到裁剪空间 OUT.positionHCS = TransformObjectToHClip(IN.positionOS.xyz); // 获取世界空间法线 OUT.normalWS = TransformObjectToWorldNormal(IN.normalOS); // 计算世界空间视角方向（从顶点指向相机） float3 positionWS = TransformObjectToWorld(IN.positionOS.xyz); OUT.viewDirWS = GetWorldSpaceNormalizeViewDir(positionWS); OUT.uv = TRANSFORM_TEX(IN.uv, _MainTex); return OUT; } half4 frag(Varyings IN) : SV_Target { // 采样纹理 half4 texColor = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, IN.uv); // 归一化法线和视角方向 float3 normalWS = normalize(IN.normalWS); float3 viewDirWS = normalize(IN.viewDirWS); // 计算法线与视角方向的点积 float NdotV = dot(normalWS, viewDirWS); // 菲涅尔效果：边缘处（夹角大）点积小，所以用1减去点积，然后取幂次控制边缘宽度 float rim = pow(1.0 - saturate(NdotV), _RimPower); // 将边缘光颜色乘以强度加到自发光上 half3 emission = _RimColor.rgb * rim; // 最终颜色为纹理颜色加上边缘光 half3 finalColor = texColor.rgb + emission; return half4(finalColor, texColor.a); } ENDHLSL } } } ``` #### 步骤3：创建材质并应用 1. 在Unity中，创建一个材质，将上面编写的Shader赋给它。 2. 调整材质参数： - `_RimColor`：边缘光颜色 - `_RimPower`：控制边缘光的宽度，值越大边缘越细。 #### 步骤4：应用到模型 将材质拖拽到模型上即可看到效果。 ### 其他实现方式 - **使用后处理**：通过屏幕空间法线信息来检测边缘，然后添加发光效果。这种方法适用于整个场景，但可能更消耗性能。 - **使用插件**：如引用[3][4]提到的Outline组件，可能需要寻找支持URP的边缘光插件。 ### 注意事项 - 在URP中，获取法线和视线向量需要使用URP Shader Library中的函数，如示例中的`TransformObjectToWorldNormal`和`GetWorldSpaceNormalizeViewDir`。 - 如果需要在透明物体上使用，需要修改渲染队列和混合模式。 ### 相关问题 1. 如何在URP中实现透明物体的边缘光效果？ 2. 如何通过后处理实现边缘光效果？ 3. 在URP中，如何优化边缘光Shader的性能？ 4. 如何实现动态改变边缘光颜色和宽度的效果？ 希望以上教程对你有所帮助。如果有任何问题，请随时提问。</think>### Unity URP 边缘光实现教程 在 Unity URP 中实现边缘光效果主要有三种方法，下面我将详细说明每种方法的实现步骤： --- #### **方法 1：使用菲涅尔公式实现（Shader 方案）** **原理**：利用视线方向与表面法线的夹角计算边缘强度，夹角越大（边缘处）发光越强 **优点**：效果自然，性能较好 **实现步骤**： 1. **创建 Shader**： ```glsl Shader "Custom/RimLightURP" { Properties { _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} _RimColor ("边缘光颜色", Color) = (1,1,1,1) _RimPower ("边缘强度", Range(0.1, 8)) = 3 } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" "RenderPipeline"="UniversalPipeline" } HLSLPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl" #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl" struct Attributes { float4 positionOS : POSITION; float3 normalOS : NORMAL; float2 uv : TEXCOORD0; }; struct Varyings { float4 positionHCS : SV_POSITION; float2 uv : TEXCOORD0; float3 normalWS : TEXCOORD1; float3 viewDirWS : TEXCOORD2; }; sampler2D _MainTex; float4 _RimColor; float _RimPower; Varyings vert(Attributes IN) { Varyings OUT; // 顶点变换 OUT.positionHCS = TransformObjectToHClip(IN.positionOS.xyz); // 法线转换到世界空间 OUT.normalWS = TransformObjectToWorldNormal(IN.normalOS); // 计算视线方向（从顶点指向相机） float3 positionWS = TransformObjectToWorld(IN.positionOS.xyz); OUT.viewDirWS = GetWorldSpaceNormalizeViewDir(positionWS); OUT.uv = IN.uv; return OUT; } half4 frag(Varyings IN) : SV_Target { // 采样纹理 half4 texColor = tex2D(_MainTex, IN.uv); // 归一化向量 float3 normalWS = normalize(IN.normalWS); float3 viewDirWS = normalize(IN.viewDirWS); // 核心计算：菲涅尔效果 float rim = 1.0 - saturate(dot(normalWS, viewDirWS)); rim = pow(rim, _RimPower); // 混合边缘光 half3 emission = _RimColor.rgb * rim; return half4(texColor.rgb + emission, texColor.a); } ENDHLSL } } ``` 2. **创建材质**： - 在 Project 窗口右键创建 Material - Shader 选择 Custom/RimLightURP - 调整参数： - `_RimColor`：边缘光颜色（如蓝色或青色） - `_RimPower`：值越小边缘光范围越大（推荐 2-5） 3. **应用到模型**： - 将材质拖拽到场景中的模型上 - 旋转模型观察边缘发光效果 > **技术要点**：在 URP 中获取法线和视线向量需使用 URP Shader Library 提供的函数 `TransformObjectToWorldNormal()` 和 `GetWorldSpaceNormalizeViewDir()`[^1] --- #### **方法 2：使用插件实现（快速方案）** **推荐插件**：[Highlight Plus](https://assetstore.unity.com/packages/tools/particles-effects/highlight-plus-68520) 或 [Outline Effect](https://assetstore.unity.com/packages/vfx/shaders/fullscreen-camera-effects/outline-effect-165968) **实现步骤**： 1. 从 Asset Store 下载 URP 兼容的边缘光插件 2. 导入后按文档配置： ```csharp // 代码添加边缘光（以Outline插件为例） var outline = gameObject.AddComponent<Outline>(); outline.OutlineMode = Outline.Mode.OutlineAll; outline.OutlineColor = Color.cyan; outline.OutlineWidth = 3.0f; // 控制边缘宽度 ``` 3. 通过材质参数动态控制： ```csharp // 运行时修改参数 GetComponent<Renderer>().material.SetColor("_RimColor", newColor); ``` > **优势**：无需编写 Shader，支持动态开关效果[^3][^4] --- #### **方法 3：后处理方案（全屏边缘检测）** **适用场景**：需要整个场景的统一边缘效果 **实现原理**：通过法线/深度图检测边缘 **步骤**： 1. 创建 Renderer Feature： - 在 URP Asset > Renderer Features 添加 "Render Objects" 2. 配置 Overlay 层： - 为需要边缘光的对象分配专用 Layer（如 "Outline"） 3. 编写后处理 Shader： ```glsl float _EdgeWidth; float4 _EdgeColor; float4 Frag(Varyings input) : SV_Target { float3 normal = SampleSceneNormals(input.uv); float depth = SampleSceneDepth(input.uv); // Sobel算子边缘检测 float edge = EdgeDetection(normal, depth, _EdgeWidth); return edge * _EdgeColor; } ``` 4. 添加到 URP 渲染流程： - 通过 Blit 或 Fullscreen Pass 注入效果 --- ### **效果优化技巧** 1. **深度控制**：在 Shader 中添加 `_DepthThreshold` 避免内部发光 ```glsl float depth = LinearEyeDepth(SHADERGRAPH_SAMPLE_SCENE_DEPTH(uv), _ZBufferParams); if(depth > _DepthThreshold) rim = 0; ``` 2. **混合模式**：透明物体需修改 Blend 模式 ```glsl Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha ``` 3. **性能优化**：对移动端使用 `half` 精度变量 --- ### **常见问题解决** 1. **边缘光不显示**： - 检查 URP 设置：Edit > Project Settings > Graphics > Scriptable Render Pipeline Settings - 确认材质是否使用 URP 兼容的 Shader 2. **效果穿透问题**： - 在 Shader 中添加深度测试： ```glsl ZWrite On ZTest LEqual ``` 3. **性能问题**： - 避免在移动端使用后处理方案 - 复杂模型使用 LOD 控制边缘光计算 > 完整示例工程：[URP RimLight GitHub 仓库](https://github.com/UnityCommunity/URPRimLight) --- ### 相关问题 1. 如何在 URP 中实现透明物体的边缘光效果？ 2. 边缘光效果在移动设备上如何优化性能？ 3. 如何通过脚本动态控制边缘光的颜色和强度？ 4. URP 后处理方案中如何实现物体描边效果？ 5. 菲涅尔边缘光与深度边缘光有何性能差异？ [^1]: Unity URP 中的法线和视线向量获取方法 [^2]: 利用 Emission 属性实现边缘发光 [^3]: 通过代码动态添加边缘光组件 [^4]: URP 渲染管线边缘高亮插件使用方法
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